建設工程項目施工階段的BIM項目總控研究

葉宇杰 趙嘉辰 馬英麟 王好恒

（天津理工大學，天津 300384）

1 概述

隨著大型、復雜、群體的建設項目，傳統的項目管理理論、方法和模型已無法滿足實際管理的需要。與此同時，我國的建筑業存在技術水平較低、施工勞動密集、效率低、產業鏈碎片化等問題[1]。現階段，國內企業大部分將重點放在實現利潤最大化上，忽視了對建設項目生命周期的整體控制，導致在建設施工階段常出現問題，建設項目應構建統一的規劃和控制體系[2]。

建筑信息建模（BIM）是一種智能化的三維設計和建模過程，可使參與各方更有效地規劃、設計、建造和管理建設工程項目，具有較大的實用價值、經濟效益。可在項目管理基礎上，結合施工企業控制論發展建設工程項目總控[3]。本文通過BIM技術構建建設工程項目總控的BIM集成平臺，分析了建設工程項目承發包主體之間的有限理性、信息不對稱性和不確定性，探究了對建設工程項目施工的影響，并對建設工程BIM項目總控模式進行理論分析、實踐分析，為建設項目提供理論研究參考和實踐指引。

2 傳統建設項目施工階段的管理困境

傳統建筑缺乏有效的溝通、協調，導致建設工程項目實施難度較大。

（1）在承發包雙方共同合作的前提下，易存在相關因素影響項目正常進度；

（2）在信息不對稱和不完整的情況下，易演變為線性作業，承發包因缺乏工程數據管理，導致數量計算不精確，影響施工成本、質量、工期及效率；

（3）不確定性對建設工程項目的影響較大，如投資、工期、生產能力等情況。

2.1 承發包之間的有限理性

有限理性的概念最初是Arrow提出，Simon[4]認為有限理性的理論是考慮限制決策者信息處理能力的約束的理論。在建設項目的運作過程中，承發包雙方無法預測各種突發情況、不確定性，會對這類情況采取不同的應對和處理措施，進而導致不同的處理成本和結果。例如，建設工程項目的合同由承發包共同訂立，雙方可能對合同規定理解、實施存在差異。

2.2 信息的不對稱性與不完備性

信息不對稱理論是微觀信息經濟學研究的一個核心內容，說明在不完全信息市場上，相關信息在交易雙方的不對稱分布對市場交易行為的影響，進而產生的市場運行效率問題[5-6]。相關信息占有的不對稱情況，導致在交易完成前后會出現“逆向選擇”等問題，降低了市場運行效率，在極端情況下，會出現市場交易停頓等現象。這類問題和困境在建設工程項目全生命運作過程中較為普遍，是影響建設工程項目成功的主要因素之一。為了有效應對工程項目建設過程中信息不對稱的現象，應消除逆向選擇等風險，承發包雙方構建BIM模型在建設項目的決策設計階段、招投標階段、建設運維和移交階段進行信息集成，以規制信息不對成和不完全對項目運作的不良后果。

2.3 不確定性

不確定性作為交易特征的一種，已被認為是造成項目復雜性的主要原因。

Koopmans（1957）區分了交易中的兩種不確定性，一種是主要不確定性，主要不確定性反映了對自然狀態缺乏了解，比如關于自然事件的不確定性；另一種是次要不確定性，主要不確定性反映了對其他項目參與者的行動與策略缺乏了解。不確定性風險包括了項目本身問題、項目外的干擾因素，例如部分錯誤，不是隨機的行為，其與人們的工具、任務和工作場所相關。

違規是故意的行為或不作為，導致不遵守已知的規則、政策、程序或可接受的規范建設項目有其特殊性，會帶來新的風險和項目執行的不確定性。但隨著技術的進步、對建設項目需求的增加，項目的復雜性和不確定性將越來越高。針對項目其機遇和風險并存，承發包雙方需要為建筑組織提供處理應對不確定性風險的能力。

3 建設工程項目總控

成本、質量和工期是建設項目總控的最終目標，是衡量建設項目成功的標準。本階段構建建設項目施工階段的項目總控模型，引入BIM后，可明顯降低風險發生概率，將影響項目成功風險的因素重新按成本、質量和工期三個方面進行分類，統一于項目績效函數中，以此分析承發包雙方在成本、質量和工期約束的條件下，達至建設項目各方滿意的效果。引入BIM工程項目，在風險因素的影響作用下，可將工程成本可控最小化、工期最小化、質量可靠最大化。

式中：x1，x2，…，xn——影響成本C、質量M、工期T的風險因素。

建設工程項目中成本、工期和質量三方面存在相互影響的內在關系。運用BIM技術可將建設工程項目成本、質量、工期統一于績效函數中，以實現建設工程項目資源利用的最大化。最終實現建設工程項目成本最小化、工期最短化和質量最大化的和諧統一，有助于承發包雙方對項目實時進展予以動態調整和指導。

4 BIM總集成平臺

建筑信息模型是一種集成于多方面的數字建筑模型，實際中BIM大部分應用于施工圖深化工作，無法充分發揮建筑信息模型的實際價值，可假設一個BIM總集成平臺，以分析施工階段信息化建筑所帶來潛在價值。

將BIM總集成平臺分解為三個分控平臺，分別為施工圖深化平臺、輕量化輔助平臺、施工專項平臺，不同的分控平臺分別針對不同領域。施工圖深化平臺主要針對建筑的數字化建模，輕量化輔助平臺主要針對可視化，施工專項平臺主要針對工程管理和計價。

建設工程項目BIM總控平臺流程如圖1所示。

圖1 建設工程項目BIM總控平臺流程

（1）運用BIM總控平臺，施工前通過專業人員構建BIM模型，對施工圖紙進行可視化處理，以進行碰撞檢查、凈高檢查等，施工實施前解決相應問題。可減少建設工程項目施工階段的返工率，縮短建設項目工期，并進一步保證施工質量。

（2）施工過程中產生的實時數據反饋至BIM總控平臺，形成質量報表、進度報表和成本報表，并與建設工程項目設計決策階段確定的合同文件、計劃文件、項目計劃書和施工圖紙規范中的數據進行比對。一方面，若不出現偏差或可接受范圍內的偏差，可繼續施工；另一方面，若出現重大偏差，需要進行方案的調整，可根據BIM集成平臺反饋的數據，提出多種對應解決方案與更新方案，經承發包雙方選定更新方案后，導入BIM總控平臺進行模擬，承發包雙方可根據模擬結果選擇最優解決方案。

綜上所述，BIM總控平臺可保證建設工程項目施工過程中數據及時的反饋、收集、整理、傳導、集成、分析和指導，并與建設工程項目的合同文本計劃進行比對，對實際工程中出現的成本、質量和工期偏差進行實時調整與控制。在建設工程項目的決策階段進行BIM數字化模擬，以節約建設成本，降低返工率，并輔助后期的設計方案、施工組織計劃與進度計劃的制定與實施，確保施工過程中對成本、工期和質量的可控化管理。

5 結語

目前，國內部分企業為了降低建設成本、實現利益最大化，均偏重建設施工階段的管理，忽視了對建設項目的全生命周期控制，造成了項目管理的周期性、局部性和碎片化。本文以建設項目施工階段為切入點，從質量、成本和進度管理三個角度闡述了基于BIM技術的施工階段項目總控應用研究。

（1）分析了施工階段項目管理存在不足的經濟學前置條件，涉及了建設工程項目承發包之間的有限理性、項目自身及所處環境之間項目信息的不完全性和不對稱性、不確定性風險。通過BIM技術的施工項目管理的項目總控平臺，可提高我國施工階段的項目管理與控制效率。

（2）研究BIM技術構建的建設項目總控平臺，在施工階段中質量管理、成本管理和進度管理的整合框架與流程。分別闡述了在施工階段中傳統質量管理、成本管理和進度管理三個方面存在的問題、產生問題的原因。通過對BIM技術在施工階段的應用研究，構建相關BIM項目總控優化模型，可有效對建設工程項目施加BIM技術的項目總控，應用于施工階段的質量管理、成本管理和進度管理。針對BIM技術與傳統方法在施工質量、成本、進度管理中的流程框架進行設計優化，可充分利用BIM技術可視化等特點，提高施工項目管理效率，優化資源配置，提高施工質量，降低施工成本，并有效縮短施工工期。